JPH02159369A - Thin film forming device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To form a film even at low temp. and to form the thin film on a resinous substrate, etc., low in heat resistance by making the potential of a grid positive with respect to the potential of a filament and further making the potential of a target negative with respect to the filament potential. CONSTITUTION:A film is formed on a substrate 13 in a vacuum vessel consisting of a base plate 1 and a bell jar 2. An electrode 9 supporting the grid 10 is connected to the positive terminal of a DC power source 18, and an electrode 11 supporting a counter electrode 12 and the substrate 13 to the negative terminal of the power source 18. A DC power source 19 is connected to both ends of a couple of electrodes 7 supporting the filament 8, the positive pole of the power source 19 is grounded, the negative pole of a DC power source 20 is connected to an electrode 5 supporting the target 6, and the positive pole of the power source 20 is connected to one end of the power source 19 for the filament. Under such a constitution, the target 6 is sputtered to form a film on the substrate 13. By this method, the film is formed at low temp., and a plastics etc., low in heat resistance can be used as the material for the substrate.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は薄膜形成装置に関し、特に、ＣＶＤ法（化学的
蒸着法）の長所である強い反応性と、ＰＶＤ法（物理的
蒸着法）の長所である高真空中での成膜とを同時に実現
し、磁性体合金薄膜、酸化物超伝導体薄膜、半導体薄膜
等の多元系薄膜の形成をも有効に行ない得る薄膜形成装
置に関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a thin film forming apparatus, and in particular, it combines the strong reactivity that is an advantage of the CVD method (chemical vapor deposition method) and the strong reactivity that is the advantage of the PVD method (physical vapor deposition method). The present invention relates to a thin film forming apparatus that simultaneously realizes film formation in a high vacuum, which is an advantage, and can also effectively form multicomponent thin films such as magnetic alloy thin films, oxide superconductor thin films, and semiconductor thin films.

（従来の技術） 従来、薄膜形成装置としては、ＣＶＤ法やｐｖＤ法など
を利用したものが良く知られており、ＣＶＤ法による装
置は反応性が強く、ＰＶＤ法による装置は高真空中にお
いて緻密な強い薄膜を形成できるなどの長所を有してい
る。(Prior art) Conventionally, thin film forming apparatuses using CVD and PVD methods are well known.The CVD method is highly reactive, while the PVD method is difficult to form dense films in a high vacuum. It has the advantage of being able to form strong thin films.

これら、ＣＶＤ法やＰＶＤ法などを利用した薄膜形成装
置としては、従来より種々のものが提案されているが、
何れも形成された薄膜と基板との密着性が悪いという問
題がある。Various types of thin film forming apparatuses using CVD, PVD, etc. have been proposed in the past.
In either case, there is a problem in that the adhesion between the formed thin film and the substrate is poor.

そこで、この問題を解決するため、上記方法を発展させ
た薄膜形成装置として、蒸発源と被蒸着物との間に高周
波電磁界を発生させて活性あるいは不活性ガス中で蒸発
した物質をイオン化して真空蒸着を行ない被蒸着物に蒸
発物質を堆積させて薄膜を形成する、所謂イオンブレー
ティング法を利用した薄膜形成装置や、また、蒸発源と
被蒸着物との間にさらに直流電圧を印加するＤＣイオン
ブレーティング法を利用した薄膜形成装置等が知られて
いる（例えば、特公昭５２−２９９７１号公報、特公昭
５２−２９０９１号公報）。Therefore, in order to solve this problem, a thin film forming apparatus developed from the above method generates a high-frequency electromagnetic field between the evaporation source and the object to be evaporated to ionize the material evaporated in active or inert gas. There are thin film forming apparatuses that use the so-called ion blating method, which performs vacuum evaporation and deposits evaporated substances on the object to form a thin film, and also applies a DC voltage between the evaporation source and the object to be evaporated. Thin film forming apparatuses using the DC ion blating method are known (for example, Japanese Patent Publications No. 52-29971 and Japanese Patent Publication No. 52-29091).

また、さらに発展された薄膜形成装置としては。Also, as a further developed thin film forming device.

被薄膜形成基板を蒸発源に対向させて対向電極に保持し
、この対向電極と蒸発源との間にグリッドを配置すると
共に、このグリッドと蒸発源との間に熱電子発生用のフ
ィラメントを配し、上記グリッドをフィラメントに対し
て正電位にして薄膜形成を行なう装置が提案されている
（特開昭５９−８９７６３号公報）、この薄膜形成装置
では、蒸発源から蒸発した蒸発物質は、先ず、フィラメ
ントからの熱電子によりイオン化され、このイオン化さ
れた蒸発物質は、グリッドを通過することにより、グリ
ッドから対向電極に向かう電界の作用により加速されて
被薄膜形成基板に衝突し、密着性の良い薄膜が形成され
るという特徴を有している。A substrate on which a thin film is to be formed is held by a counter electrode facing an evaporation source, a grid is arranged between the counter electrode and the evaporation source, and a filament for generating thermionic electrons is arranged between the grid and the evaporation source. However, an apparatus has been proposed in which a thin film is formed by setting the grid at a positive potential with respect to the filament (Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-89763). In this thin film forming apparatus, the evaporated substance evaporated from the evaporation source is first , the ionized evaporated substance is ionized by thermionic electrons from the filament, and as it passes through the grid, it is accelerated by the action of the electric field from the grid to the counter electrode and collides with the substrate on which the thin film is to be formed, resulting in good adhesion. It has the characteristic that a thin film is formed.

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記従来の薄膜形成装置にあっては、形成さ
れた膜の、被薄膜形成基板との密着性が改善され比較的
強くはなっているが、まだ不十分であり、また、プラス
チック等の耐熱性の弱い基板への膜形成が困難であるな
どの問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in the conventional thin film forming apparatus described above, although the adhesion of the formed film to the substrate on which the thin film is formed has been improved and relatively strong, there are still some defects. However, there were also problems such as difficulty in forming a film on a substrate with weak heat resistance such as plastic.

また、従来の薄膜形成装置においては、磁性体合金薄膜
や酸化物超伝導体薄膜、半導体薄膜等の種々の多元系薄
膜の形成、特にＩＴＯ膜や酸化亜鉛膜等、その特性が微
量元素のドーピングにより大きく変化する性質の薄膜を
形成する場合、この微量元素の膜中への取り込みを効果
的に行なう事が困難であり、所望の組成比の薄膜を得に
くいという問題があった。In addition, in conventional thin film forming equipment, it is difficult to form various multi-component thin films such as magnetic alloy thin films, oxide superconductor thin films, and semiconductor thin films, and in particular, to form films such as ITO films and zinc oxide films, which are characterized by the doping of trace elements. When forming a thin film with properties that vary greatly, there is a problem in that it is difficult to effectively incorporate these trace elements into the film, and it is difficult to obtain a thin film with a desired composition ratio.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、被薄
膜形成基板に対して、極めて強い密着性を持った薄膜を
形成でき、且つ、耐熱性の弱い樹脂性基板等をも被薄膜
形成基板として用いることができ、さらには、磁性体合
金薄膜や酸化物超伝導体薄膜、半導体薄膜等の種々の多
元系薄膜の形成をも有効に行なうことができる。新規な
薄膜形成装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and is capable of forming a thin film with extremely strong adhesion to a substrate on which a thin film is to be formed, and also enables the formation of a thin film even on resinous substrates with weak heat resistance. It can be used as a substrate, and furthermore, various multi-component thin films such as magnetic alloy thin films, oxide superconductor thin films, and semiconductor thin films can be formed effectively. The purpose is to provide a novel thin film forming apparatus.

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明による薄膜形成装置は
、活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれら両者の混
合ガスが導入される真空槽と、この真空槽内に設置され
たターゲットと、上記真空槽内に配置され薄膜形成用の
基板を上記ターゲットに対向するように保持する対電極
と、上記ターゲットと上記対電極との間に配備され上記
ターゲットからの粒子を通過させつるグリッドと、この
グリッドと上記ターゲットとの間に配置され上記ターゲ
ットからの粒子の一部をイオン化するためのフィラメン
トと、上記グリッドの電位を上記フィラメントの電位に
対して正電位とし且つ上記ターゲットの電位を上記フィ
ラメントの電位に対して負電位とする手段とを有するこ
とを特徴とする。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus according to the present invention includes a vacuum chamber into which an active gas, an inert gas, or a mixture of these gases is introduced, and a vacuum chamber installed in the vacuum chamber. a counter electrode arranged in the vacuum chamber and holding a substrate for forming a thin film so as to face the target, and a counter electrode arranged between the target and the counter electrode to allow particles from the target to pass through. a filament disposed between the grid and the target for ionizing some of the particles from the target, the electric potential of the grid being a positive electric potential with respect to the electric potential of the filament, and and means for making the potential of the filament negative with respect to the potential of the filament.

（作　　　用） 本発明による薄膜形成装置において、上記グリッドは、
ターゲットからの粒子を通過させうるちのであって、タ
ーゲットと対電極との間に配備され、対電極及びフィラ
メントの電位に対して正電位におかれるため、真空槽内
には、グリッドから基板に向かう電界と、グリッドから
ターゲットに向かう電界とが逆向きに形成される。(Function) In the thin film forming apparatus according to the present invention, the grid is
A wire that allows particles from the target to pass through, is placed between the target and the counter electrode, and is placed at a positive potential with respect to the potential of the counter electrode and the filament. The electric field directed toward the grid and the electric field directed toward the target from the grid are formed in opposite directions.

また、熱電子発生用のフィラメントは、真空槽内の上記
グリッドとターゲットとの間に配備され、このフィラメ
ントにより発生する熱電子は、ターゲットからの粒子の
一部をイオン化するのに供される。A filament for generating thermionic electrons is placed between the grid and the target in the vacuum chamber, and thermionic electrons generated by the filament are used to ionize some of the particles from the target.

また、ターゲットからの粒子は、その一部がフィラメン
トからの電子により正イオンにイオン化され、このよう
に一部イオン化されたターゲットからの粒子は、グリッ
ドを通過し、さらに、イオン化されたガスにより正イオ
ンにイオン化を促進され、上記電界の作用により基板の
方へと加速される。In addition, some of the particles from the target are ionized into positive ions by electrons from the filament, and the partially ionized particles from the target pass through the grid, and are further positively ionized by the ionized gas. The ions are ionized and accelerated toward the substrate by the action of the electric field.

ここで、フィラメントからの電子は、フィラメント温度
に対応する運動エネルギーを持ってフィラメントから放
射されるので、正電位のグリッドに直ちに吸引されずに
、これを通過し、この後上記グリッドによるクーロン力
により引き戻され、更に、グリッドを通過し、というよ
うに、グリッドを中心として振動運動を繰り返し、遂に
はグリッドに吸収される。このため、フィラメントから
の熱電子は基板へは達せず、基板は電子衝撃を受けない
ため、それにより基板が加熱されることがなく、基板の
温度上昇が防止される。したがって、基板材料として耐
熱性の低い材質のものでも使用することができる。Here, the electrons from the filament are emitted from the filament with kinetic energy corresponding to the filament temperature, so they are not immediately attracted to the positive potential grid, but pass through it, and are then affected by the Coulomb force caused by the grid. It is pulled back, passes through the grid, and so on, repeating the vibration motion around the grid, and is finally absorbed by the grid. Therefore, the thermoelectrons from the filament do not reach the substrate, and the substrate is not subjected to electron bombardment. Therefore, the substrate is not heated thereby, and the temperature of the substrate is prevented from rising. Therefore, even materials with low heat resistance can be used as the substrate material.

上記ターゲットは導電性を有する母材（単体。The above target is a conductive base material (single substance).

合金、または化合物あるいはその組合せ）で構成され、
その電位はフィラメント電位及びグリッド電位より低電
位にある。従って、ターゲットの電位はグリッドとフィ
ラメント間の電位より低電位に有る。したがって、フィ
ラメントとグリッドとの間を飛行する熱電子により正イ
オン化されたイオンは上記グリッドとフィラメントとの
間の電界によりターゲットの表面へと拡散し、高速でタ
ーゲットの表面に衝突し、ターゲットの表面をスパッタ
する。このイオンによりスパッタされたターゲットから
の粒子は基板へと向けて拡散し、基板へ到達し、薄膜を
形成する。(alloys, compounds, or combinations thereof);
Its potential is lower than the filament potential and the grid potential. Therefore, the target potential is at a lower potential than the potential between the grid and the filament. Therefore, the ions positively ionized by thermionic electrons flying between the filament and the grid are diffused to the target surface by the electric field between the grid and filament, collide with the target surface at high speed, and the target surface Sputter. Particles from the target sputtered by these ions diffuse toward the substrate, reach the substrate, and form a thin film.

（実　施　例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the illustrated example.

図は本発明の一実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図
を示しており、図において、ベースプレート１とペルジ
ャー２とは、バッキング２１を介して一体化され真空槽
を形成しており、この真空槽内には、活性若しくは不活
性ガス、あるいは、これら両者の混合ガスが導入される
。The figure shows a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus showing an embodiment of the present invention. In the figure, a base plate 1 and a Pelger 2 are integrated via a backing 21 to form a vacuum chamber. An active gas, an inert gas, or a mixture of both gases is introduced into the vacuum chamber.

上記ベースプレート１は、支持体兼用の電極５゜７．９
．１１により貫通されているが、これら支持体兼用′を
極５，７，９．１１の各貫通部は当然ながら気密状態で
あり、さらにこれら支持体兼用電極５．７，９．１１と
ベースプレート１とは電気的に絶縁されている。また、
ベースプレート１の中央部に穿設された孔ＩＡは図示さ
れていない真空排気系へ連結されている。The base plate 1 has an electrode 5°7.9 which also serves as a support.
．． 11, but the penetration parts of the electrodes 5, 7, 9.11 that also serve as supports are naturally airtight, and furthermore, these electrodes 5, 7, 9, 11 that also serve as supports and the base plate 1 is electrically isolated from the Also,
A hole IA formed in the center of the base plate 1 is connected to a vacuum exhaust system (not shown).

さて、支持体兼用電極５には薄膜形成材料を母材とした
ターゲット６が支持されている。また。Now, the support electrode 5 supports a target 6 whose base material is a thin film forming material. Also.

一対の支持体兼用電極７の間には、タングステンなどに
よる、熱電子発生用のフィラメント８が支持されており
、このフィラメント８の形状は、複数本のフィラメント
を平行に配列したり、あるいは網目状にしたりするなど
して、ターゲット６から発生した粒子の拡がりをカバー
するように定められている。A filament 8 made of tungsten or the like for generating thermionic electrons is supported between the pair of electrodes 7 that also serve as supports. It is determined to cover the spread of particles generated from the target 6 by, for example,

支持体兼用電＠、９には、グリッドＩＯが支持されてお
り、このグリッド１０は、ターゲット６からの粒子を通
過させうる形状に、その形状が定められているが、この
例では、網目状である。A grid IO is supported on the support electrode 9, and the grid 10 has a shape that allows particles from the target 6 to pass through. It is.

支持体兼用電ｗｉ４１１には対電極１２が支持されてお
り、その下位、すなわちターゲット６との対向面側には
ターゲット６から発生された粒子が付着され薄膜が形成
される基板１３が適宜の方法で保持されている。尚、こ
の状態をターゲット６側から見れば、基板１３の背後に
対電極１２が配備されている事となる。A counter electrode 12 is supported on the support electrode wi411, and a substrate 13 on which particles generated from the target 6 are attached to form a thin film is attached to the lower side of the counter electrode 12, that is, on the side facing the target 6, using an appropriate method. is held in Note that when this state is viewed from the target 6 side, the counter electrode 12 is placed behind the substrate 13.

さて、上記各支持体兼用電極５，７，９，１１は導電体
によって形成され電極としての役割を兼ねており、これ
ら支持体兼用電［５，７，９，１１の真空槽外へ突出し
た端部間には図示のように種々の電［１８，１９，２０
が接続されている。Now, each of the support electrodes 5, 7, 9, and 11 is formed of a conductor and also serves as an electrode, and the support electrodes 5, 7, 9, and 11 protrude outside the vacuum chamber. There are various electric currents [18, 19, 20] between the ends as shown in the figure.
is connected.

先ず、図示の例の場合には、グリッドｌＯを支持する支
持体兼用電極９が直流電圧電源１８の正端子に、対電極
１２及び基板１３を支持する支持体兼用電極１１が直流
電圧電源１８の負端子に夫々接続されている。また、フ
ィラメント８を支持する一対の支持体兼用電極７の両端
には直流電源１９が接続されている６尚、図示の例の場
合は直流電源１９の正極を接地しているが、直流電源１
９の負極を接地しても良く、また、直流電源１９の替わ
りに交流電源を使用しても良い。ターゲット６を支持す
る支持体兼用電極５には、直流電源２０の負極が接続さ
れており、この直流電源２０の正極はフィラメント用の
直流電源１９の一端に接続されている。First, in the illustrated example, the support electrode 9 that supports the grid IO is connected to the positive terminal of the DC voltage power source 18, and the support electrode 11 that supports the counter electrode 12 and the substrate 13 is connected to the positive terminal of the DC voltage power source 18. Each is connected to the negative terminal. In addition, a DC power source 19 is connected to both ends of the pair of support electrodes 7 that support the filament 8. Note that in the illustrated example, the positive terminal of the DC power source 19 is grounded, but the DC power source 19
The negative electrode of 9 may be grounded, and an AC power source may be used instead of the DC power source 19. A negative electrode of a DC power source 20 is connected to the support electrode 5 that supports the target 6, and a positive electrode of the DC power source 20 is connected to one end of a filament DC power source 19.

尚１図中の接地は必ずしも必要としない、また、実際に
は、これらの電気的接続には種々のスイッチ類を含み、
これらスイッチ類の操作により、成膜プロセスを実現す
るのであるが、これらスイッチ類は図中には示されてお
らず、省略されている。Note that the grounding shown in Figure 1 is not necessarily necessary, and in reality, these electrical connections include various switches,
The film forming process is realized by operating these switches, but these switches are not shown in the figure and are omitted.

以上、本発明による薄膜形成装置の一構成例を図に基づ
いて説明したが、以下、この装置を用いての薄膜形成に
ついて説明する。An example of the configuration of the thin film forming apparatus according to the present invention has been described above with reference to the drawings, and below, thin film formation using this apparatus will be described.

図において、先ず基板１３を対電極１２に図示のように
セットする。In the figure, first, the substrate 13 is set on the counter electrode 12 as shown.

尚、ターゲット６を構成する母材、及び真空槽内に導入
されるガス種の組合せは、どのような薄膜を形成するか
に応じて定められる。Note that the combination of the base material constituting the target 6 and the gas species introduced into the vacuum chamber is determined depending on what kind of thin film is to be formed.

例えばターゲット６としてアルミニュウム（Ａｌ）導入
ガスとして酸素（ｏ２）を選べばＡ１□０．膜が、ター
ゲット６としてチタン（Ｔｉ）　、導入ガスとして窒素
（Ｎ２）を選べばＴｉＮ膜が、ターゲラ１−６としてＦ
ｅ−Ｎｉ合金、導入ガスとしてＡｒを選べばＦｅ−Ｎｉ
合金磁性膜が得られる。また、ターゲット６としてイン
ジウム（Ｉｎ）及び［（Ｓｎ）、導入ガスとして酸素（
０□）を選べばＩＴＯ膜が得られる６ さて、真空槽内は予めｌＯ″″５〜１０−’ｔｏｒｒの
圧力にされ、これに、必要に応じて、活性ガス若しくは
不活性ガス、あるいはこれらの混合ガスが１０−２〜１
０−’ｔｏｒｒの圧力で導入される。ここでは、説明の
具体性のため、導入ガスは、例えばアルゴン（Ａｒ）な
どの不活性ガスであるとする。For example, if oxygen (O2) is selected as the aluminum (Al) introduction gas for the target 6, A1□0. If titanium (Ti) is selected as the target 6 and nitrogen (N2) is selected as the introduced gas, a TiN film will be formed, while a F film will be formed as the target layer 1-6.
e-Ni alloy, if you choose Ar as the introduced gas, Fe-Ni
An alloy magnetic film is obtained. In addition, indium (In) and [(Sn) are used as the target 6, and oxygen (
0□), an ITO film can be obtained6 Now, the inside of the vacuum chamber is set to a pressure of lO''''5 to 10-'torr in advance, and if necessary, an active gas, an inert gas, or any of these gases is added. The mixed gas is 10-2 to 1
It is introduced at a pressure of 0-'torr. Here, for the sake of concreteness of explanation, it is assumed that the introduced gas is an inert gas such as argon (Ar).

この状態において、電源を作動させると、グリッド１０
に正の電位が印加され、フィラメント８には電流が流さ
れる。そして、フィラメント８は抵抗加熱により加熱さ
れ、熱電子を放出する。In this state, when the power supply is activated, the grid 10
A positive potential is applied to the filament 8, and a current is passed through the filament 8. The filament 8 is then heated by resistance heating and emits thermoelectrons.

真空槽内のアルゴン分子は、フィラメント８より放出さ
れた熱電子との衝突によって、その外殻電子がはじき出
され、正イオンにイオン化される。Argon molecules in the vacuum chamber collide with thermionic electrons emitted from the filament 8, and their outer shell electrons are ejected and ionized into positive ions.

このイオンは上記グリッド１０−フィラメント８間の電
界により、ターゲット６の表面へ到達する。These ions reach the surface of the target 6 due to the electric field between the grid 10 and the filament 8.

一方、ターゲット６には負電位が印加されているので、
ターゲット６の表面には高速のイオンが衝突し、ターゲ
ット６の母材をスパッタする。そして、このようにして
スパッタされターゲット６から放出された粒子は、基板
１３へと向かって飛行する。On the other hand, since a negative potential is applied to the target 6,
High-speed ions collide with the surface of the target 6, sputtering the base material of the target 6. The particles thus sputtered and emitted from the target 6 fly toward the substrate 13 .

このターゲット６から放出された粒子は拡がりをもって
基板１３の側へと向かって飛行するが、その一部、及び
前記導入ガスは、フィラメント８より放出された熱電子
との衝突によって外殻電子がはじきだされ、正イオンに
イオン化される。The particles emitted from the target 6 spread out and fly toward the substrate 13, but some of them and the introduced gas are repelled by outer shell electrons due to collisions with thermoelectrons emitted from the filament 8. and is ionized into positive ions.

このように、一部イオン化されたターゲット６からの粒
子はグリッド１０を通過するが、その際、グリッド１０
の近傍において上下に振動運動する熱電子及び前記イオ
ン化された導入ガスとの衝突により、さらにイオン化が
促進される。そして、グリッドｌＯを通過したターゲッ
ト６からの粒子中、いまだイオン化されていない部分は
、更に、グリッドＩＯと基板１３との間において、前記
イオン化された導入ガスとの衝突により、正イオンにイ
オン化されイオン化率が高められる。In this way, partially ionized particles from the target 6 pass through the grid 10;
Ionization is further promoted by the collision of the thermionic electrons vibrating up and down in the vicinity of the ionized introduced gas. The unionized portions of the particles from the target 6 that have passed through the grid IO are further ionized into positive ions by collision with the ionized introduced gas between the grid IO and the substrate 13. Ionization rate is increased.

このようにして、正イオンにイオン化されたターゲット
６からの粒子は、グリッド１０から対電極１２に向う電
界の作用により基板１３に向かって加速され、基板１３
に高エネルギーを持って衝突し付着する。これによって
、非常に密着性の良い緻密な薄膜が基板上に形成される
。In this way, particles from the target 6 that have been ionized into positive ions are accelerated toward the substrate 13 by the action of the electric field from the grid 10 toward the counter electrode 12.
It collides with and adheres to with high energy. As a result, a dense thin film with very good adhesion is formed on the substrate.

尚、フィラメント８から放出された熱電子は、最終的に
はその大部分がグリッド１０に吸収され。Incidentally, most of the thermoelectrons emitted from the filament 8 are eventually absorbed by the grid 10.

一部の熱電子はグリッド１０を通過するが、グリッドｌ
Ｏと基板１３との間には直流電源１８による電界が作用
しているため、グリッドｌＯを通過した熱電子はグリッ
ドｌＯと基板１３との間で上記電界の作用によって減速
され、グリッド１０側に引き戻される。Some of the thermoelectrons pass through grid 10, but grid l
Since an electric field from the DC power supply 18 is acting between O and the substrate 13, the thermoelectrons passing through the grid 1O are decelerated by the action of the electric field between the grid 10 and the substrate 13, and are transferred to the grid 10 side. being pulled back.

したがって、仮りに、熱電子の一部が基板１３に到達し
ても、熱電子は上記電界の作用によって減速されている
ため、基板１３を加熱するには到らない。Therefore, even if some of the thermoelectrons reach the substrate 13, the thermoelectrons will not heat the substrate 13 because they are decelerated by the action of the electric field.

このため１本発明による薄膜形成装置においては、基Ｆ
ｉ１３として耐熱性の弱い基板をも使°用することがで
きる。Therefore, in the thin film forming apparatus according to the present invention, the base F
A substrate with low heat resistance can also be used as i13.

また、本発明による薄膜形成装置においては、ターゲッ
ト６からの粒子のイオン化が極めて高いため、真空槽内
に活性ガスを単独で、あるいは、不活性ガスと共に導入
して成膜を行なうことによリ、ターゲット６からの粒子
と活性ガスとを化合させ、この化合により化合物薄膜を
形成する場合にも、所望の物性を有する薄膜を容易に得
ることができる。In addition, in the thin film forming apparatus according to the present invention, since the ionization of particles from the target 6 is extremely high, it is possible to perform film formation by introducing an active gas alone or together with an inert gas into the vacuum chamber. Also, when particles from the target 6 and active gas are combined and a compound thin film is formed by this combination, a thin film having desired physical properties can be easily obtained.

尚、真空槽内のガスのイオン化にはツイラメントによる
熱電子が有効に寄与するので、１０−’Ｔｏｒｒ以下の
圧力の高真空下においてもターゲット６からの粒子のイ
オン化が可能であり、このため、薄膜の構造も極めて緻
密なものとすることが可能であり、通常、薄膜の密度は
バルクの其れより小さいとされているが、本発明の装置
によれば、バルクの密度に極めて近似した密度の薄膜が
得られることも、大きな特徴の一つである。Incidentally, since thermionic electrons generated by the twilament effectively contribute to the ionization of the gas in the vacuum chamber, it is possible to ionize particles from the target 6 even under a high vacuum with a pressure of 10-'Torr or less. The structure of a thin film can also be made extremely dense, and although the density of a thin film is usually considered to be smaller than that of the bulk, the device of the present invention can achieve a density that is extremely close to that of the bulk. One of the major features is that a thin film can be obtained.

さらにまた、このような高度の真空下で成膜を行なうこ
とにより、薄膜中へのガス分子の取り込みを極めて少な
くすることができ、高純度の薄膜を得ることが可能とな
る。Furthermore, by forming the film under such a high degree of vacuum, the incorporation of gas molecules into the thin film can be extremely reduced, making it possible to obtain a highly pure thin film.

したがって本発明による薄膜形成装置は、ＩＣ。Therefore, the thin film forming apparatus according to the present invention is an IC.

ＬＳＩなどを構成する半導体薄膜や、その電極としての
高純度な金属薄膜の形成にも適している。It is also suitable for forming semiconductor thin films constituting LSI etc. and high purity metal thin films as electrodes thereof.

また、磁性体合金薄膜や、多元化合物薄膜の形成にも適
しており、なかでも、微量元素の存在により特性が変化
するＩＴＯ膜等の半導体薄膜の形成に適している。It is also suitable for forming magnetic alloy thin films and multi-compound thin films, and is particularly suitable for forming semiconductor thin films such as ITO films whose characteristics change depending on the presence of trace elements.

尚、図に示した本発明の薄膜形成装置において、例えば
、グリッド１０と対電極１２との間に高周波電磁界を発
生させうる高周波電極を設置すれば、前記イオン化はこ
の高周波電磁界によってさらに促進され、前記種々の効
果が増大され、より効果的である。In the thin film forming apparatus of the present invention shown in the figure, for example, if a high frequency electrode capable of generating a high frequency electromagnetic field is installed between the grid 10 and the counter electrode 12, the ionization can be further promoted by this high frequency electromagnetic field. The various effects described above are increased and are more effective.

（発明の効果） 以上１図示の実施例に基づいて説明したように、本発明
によれば、ＣＶＤ法の長所である強い反応性と、ＰＶＤ
法の長所である高真空中での成膜（緻密な強い薄膜の形
成）とを同時に実現し得る薄膜形成装置を提供すること
ができる。(Effects of the Invention) As explained above based on the illustrated embodiment, according to the present invention, strong reactivity, which is an advantage of the CVD method, and PVD
It is possible to provide a thin film forming apparatus that can simultaneously realize film formation in a high vacuum (formation of a dense and strong thin film), which is an advantage of the method.

また５本発明による薄膜形成装置においては、ターゲッ
トからの粒子がイオン化し、高いエネルギーを電気的に
有する（電子・イオン温度）ので。Furthermore, in the thin film forming apparatus according to the present invention, particles from the target are ionized and have high electrical energy (electronic/ion temperature).

反応性を必要とする成膜、結晶化を必要とする成膜を温
度（反応温度、結晶化温度）という熱エネルギーを与え
ずに実現できるので、低温での成膜が可能となり、した
がって、耐熱性の弱いプラスチック等なども基板材料と
して使用することができる。Film formation that requires reactivity and film formation that requires crystallization can be achieved without applying thermal energy in the form of temperature (reaction temperature, crystallization temperature), making it possible to form films at low temperatures. Plastics with low elasticity can also be used as the substrate material.

また１本発明による薄膜形成装置においては、Ｆｅ−Ｎ
ｉ系磁性体合金膜、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超伝導
薄膜等の多元系薄膜形成を有効に行なうことができる。Furthermore, in the thin film forming apparatus according to the present invention, Fe-N
Multi-component thin films such as i-based magnetic alloy films and Y-Ba-Cu-0 oxide superconducting thin films can be effectively formed.

特に、酸化インジウム系半導体膜中への錫のドーピング
（ＩＴＯ）や、酸化亜鉛膜中へのアルミニュウムのドー
ピング等、薄膜の特性に大きく影響する微量元素の薄膜
中へのドーピングを効果的に行なうことができる。In particular, it is necessary to effectively dope trace elements into thin films, such as tin doping (ITO) into indium oxide semiconductor films and aluminum doping into zinc oxide films, which greatly affect the properties of thin films. Can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図は本発明の一実施例を示す薄膜形成装置の概略構成図
である。 １・・・・ベースプレート ２・・・・ペルジャー ５．７，９，１１・・・・支持体兼用電極６・・・・タ
ーゲット ８・・・・フィラメント １０・・・・グリッド １２・・・対電極 １３・・・・基板 １８、１９．２０・・・・直流電源 ２１・・・・バッキング。The figure is a schematic configuration diagram of a thin film forming apparatus showing an embodiment of the present invention. 1...Base plate 2...Pelger 5.7, 9, 11...Support electrode 6...Target 8...Filament 10...Grid 12...Pair Electrode 13... Substrate 18, 19.20... DC power supply 21... Backing.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 活性ガス若しくは不活性ガスあるいはこれら両者の混合
ガスが導入される真空槽と、この真空槽内に設置された
ターゲットと、上記真空槽内に配置され薄膜形成用の基
板を上記ターゲットに対向するように保持する対電極と
、上記ターゲットと上記対電極との間に配備され上記タ
ーゲットからの粒子を通過させうるグリッドと、このグ
リッドと上記ターゲットとの間に配置され上記ターゲッ
トからの粒子の一部をイオン化するためのフィラメント
と、上記グリッドの電位を上記フィラメントの電位に対
して正電位とし且つ上記ターゲットの電位を上記フィラ
メントの電位に対して負電位とする手段とを有すること
を特徴とする薄膜形成装置。A vacuum chamber into which an active gas, an inert gas, or a mixture of both gases is introduced, a target placed in the vacuum chamber, and a substrate for forming a thin film placed in the vacuum chamber so as to face the target. a counter electrode held between the target and the counter electrode; a grid disposed between the target and the counter electrode through which particles from the target can pass; and a grid disposed between the grid and the target and allowing some of the particles from the target to pass through. A thin film comprising: a filament for ionizing; and means for making the potential of the grid positive with respect to the potential of the filament and the potential of the target negative with respect to the potential of the filament. Forming device.